透水混凝土是由固定级配的骨料、水、水泥、增强剂等按照一定比例拌制而成的一种多孔混凝土。作为生态混凝土的一种,不仅被广泛应用于小区路面、广场及停车场等区域,而且随着海绵城市概念的逐渐推广,在水利工程、城市道路等领域中的应用也愈发广泛。由于透水混凝土自身的孔隙较多,使用其铺筑的路面多具有透水、透气、吸声降噪等功能,对于提高行车安全、减缓城市“热岛效应”、保持生态平衡等方面均发挥了重要作用。本文在课题组前期大量试验研究的基础上,通过查阅相关文献,了解当前国内外对于透水混凝土的研究现状、研究进度以及研究方法,确定需要研究的透水混凝土的影响因素,针对于透水混凝土现存的力学性能低、透水性能差等问题进行了研究,成功制备了由不同粒径的粗骨料、水泥以及外加材料等混合制成的抗冻透水混凝土,选取最佳配合比实现了分层彩色现浇,为工程应用提供技术支持。具体研究结论如下:(1)通过单因素试验,研究目标孔隙率、水灰比、聚丙烯腈纤维、塑钢纤维对5-10mm、10-15mm两种不同粒径粗骨料透水混凝土孔隙率、透水系数、抗压强度、抗折强度的影响。试验结果表明:不同目标孔隙率下,5-10mm、10-15mm两种不同粒径粗骨料透水混凝土28d抗压强度分别在水灰比为0.35、0.37时达到最大值;掺加占体积分数0.10%、0.15%的聚丙烯腈纤维,28d抗压强度分别提高了29.34%、39.02%;掺加占体积分数0.30%、0.20%的塑钢纤维,28d抗折强度分别提高了58.30%、41.62%。(2)分别针对5-10mm、10-15mm两种不同粒径粗骨料透水混凝土,设计四因素三水平正交试验,并进行极差分析。试验结果表明:影响透水混凝土抗压强度的因素依次为目标孔隙率>水灰比>聚丙烯腈纤维>塑钢纤维;影响透水混凝土抗折强度的因素依次为塑钢纤维>、水灰比>目标孔隙率>聚丙烯腈纤维;影响透水混凝土孔隙率的因素依次为目标孔隙率>塑钢纤维>水灰比=聚丙烯腈纤维;影响透水混凝土透水系数的因素依次为目标孔隙率>聚丙烯腈纤维>水灰比>塑钢纤维。在极差分析基础上确定最优配合比:5-10mm粒径粗骨料选取最优配比为A3B2C2D3;10-15mm粒径粗骨料选取最优配比为A3B2C2D2。(3)采用优化后的配比,对两种不同粒径粗骨料透水混凝土进行分层现浇,在现浇时结构分为两层:基层采用C20普通透水混凝土,粗骨料粒径为10-15mm;面层采用C20彩色透水混凝土,粗骨料粒径为5-10mm。现浇后的混凝土板,脱模养护至28d,实测透水混凝土抗压强度为24.06MPa,抗折强度为3.40MPa,透水系数为9.69mm/s,抗冻等级达到F150。实测指标满足规范要求,可以在北方寒冷地区推广使用。(4)在前期大量试验研究的基础上,课题组与山东沃特管业有限公司合作,在沃特管业厂区内选择一处场地建设了一个标准家用轿车停车位,车位尺寸为2.5m×5.5m。在工程应用过程中,收集的雨水可用于周边绿化带的灌溉及停车位的冲洗,实现雨水的循环利用,100㎡的抗冻透水混凝土地坪,一年可收集雨水约40m3,在使用期限内,可节省约1200-1700元,具有良好的生态效益。工程为抗冻透水混凝土在我国寒冷地区的推广应用积累了施工经验。